昆虫の目にヒントを得たカメラはロボットに広い視野を与える可能性がある

昆虫の複眼からヒントを得たカメラは、高価なレンズを使わずに非常に広い視野を実現し、ロボットや無人自動車のナビゲーションや追跡用に、安価でシンプルかつ軽量の視覚センサーを提供する可能性があります。

トンボのような昆虫の目は、対になってほぼ 360 度の視野を提供し、捕食者を巧みに回避するのに役立ちます。 彼らの目は多くの個眼で構成されており、本質的には一端に単純なレンズ、もう一端に基本的な光受容体を備えた筒状になっています。 彼らの視覚は、個眼の大きな束からのピクセル状の入力で構成されています。

半球をイメージセンサーで覆うか、複数のレンズを作成して光を中央のセンサーに向けることによって、同じことを手頃な価格で実現できるカメラを作成するのは困難であることが判明しています。 今回、香港科技大学のZhiyong Fan氏らは、精密に製造されたレンズを必要とせず、ペロブスカイトと呼ばれる結晶材料から作られたナノワイヤーを使用して昆虫の目の構造を再現した。

彼らのデザインは、3D プリントされた直径約 2 センチメートルの半球で構成されており、それぞれ直径 1 ミリメートルの 121 個の開口部があり、単純なピンホール カメラのように機能します。 各穴では、ペロブスカイト ナノワイヤが非常に狭い視野からの光を直接光センサーに向け、電子機器がその結果を 1 つのフレームに結合します。 義眼は 140 度の視野を持つ画像を生成でき、ペアを重ねることでこれを 220 度まで拡張できます。

ファン氏は、これはドローンの群れが密集編隊を組んで飛行する場合など、特定のロボット応用において大きな効果をもたらす可能性があると述べている。 「彼らは互いに、おそらく数メートル離れた距離を維持する必要があるため、正確な位置と、互いに近づいたり遠ざかったりする相対速度を知る必要があります」と彼は言います。 「ですから、複眼は重要なのです。 視野が広くなり、動きにも敏感になります。」

研究者らはまた、37 個の光センサーを備えた一対の小さな人工複眼も構築しました。 彼らはクアッドコプター ドローンにこのシステムを取り付け、それを使用して地上のロボット犬を追跡することができました。

ファン氏は、複眼設計はシンプル、軽量、安価であるという利点もあるが、従来のカメラを完全に置き換えることはできないと述べた。 その代わりに、これらのデバイスはロボットや自動運転車などの他の機械に役立つ補足データを提供すると彼は考えています。